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AMD a mis en ligne ces dernières heures une nouvelle version beta de ses pilotes graphiques. On retrouve comme souvent un support "optimisé" pour de nouveaux titres, cette fois ci il s'agit de Sea of Thieves et A Way Out.

Côté bugs, un problème de stuttering intermittent sous Forza Motorsport 7 à été corrigé. Pour Final Fantasy XV, ce sont des clignotements et objets disparaissant qui ont été résolus pour les configurations Multi GPU. Enfin pour Battlefront 2, c'est un plantage au lancement du titre, là encore sur des configurations Multi GPU, qui a été corrigé.

L'autre nouveauté de ces pilotes est qu'ils apportent un support de la version 1.1 de Vulkan, l'API "bas niveau" de Khronos Group. Cette nouvelle version avait été annoncée il y a quinze jours de cela  apporte plusieurs nouveautés dont les "Subgroup Operations" pour partager des données entre plusieurs tâches sur un GPU et une nouvelle version du langage intermédiaire de shaders, SPIR-V 1.3 (et de ses outils). Nvidia avait de son côté proposé un pilote beta spécifique pour Vulkan 1.1 au moment de l'annonce .

L'autre objectif pour Khronos Group est un support multi plateforme universel. Quelques jours avant l'annonce de cette version 1.1, la "Khronos Vulkan Portability Initiative"  avait été annoncée avec pour but de créer des couches de compatibilités fines s'appuyant sur les API bas niveau natives des plateformes, comme DirectX 12 pour Windows ou Metal chez Apple.

Pour rappel, Apple gère le déploiement (et le co développement) des pilotes graphiques pour sa plateforme contrairement à ce que l'on voit sous Windows, et il n'y a pas de support natif dans l'OS pour Vulkan. Microsoft n'en propose pas non plus pour Windows, le support y étant assuré par les pilotes directement (cf cette actualité), comme cela était le cas pour OpenGL dans les dernières versions de Windows.

Avec LunarG et MoltenVK, Valve annonce 50% de performances en plus sous Dota 2 par rapport à l'implémentation OpenGL sur Mac

Proposer des couches intermédiaires est donc une solution assez pragmatique, car si en général ces couches sont assez coûteuses, toutes ces API bas niveau sont excessivement proches dans leurs caractéristiques (elles sont après tout de bas niveau et "très proches du métal" avec des similarités larges) ce qui limite grandement l'impact sur les performances. Valve et Brenwill Workshop ont rendu open source LunarG  (un SDK MacOS Vulkan spécifique développé par Valve) et MoltenVK  (une couche de traduction Vulkan vers Metal pour MacOS et iOS) en partenariat avec Khronos. Vous pouvez retrouver une présentation de cette initiative sur cette page  qui évalue également la portabilité pour DirectX 12. Une autre initiative est celle de Mozilla  dans le cadre du développement de son API cross plateforme bas niveau gfx-rs .

Le téléchargement de ces pilotes AMD s'effectue sur cette page du site du constructeur .

Comme chaque année, la journée d'ouverture de la GDC est l'occasion pour AMD et Nvidia de s'associer pour parler des nouvelles API et aider les développeurs à mieux les exploiter. Premier sujet du jour : le wave programming qui sera introduit prochainement sous DirectX 12 et Vulkan pour permettre de nouvelles optimisations des performances.

Les nouvelles API telles que Direct3D 12 ou DirectX 12 et Vulkan permettent d'optimiser les performances à différents niveaux. Elles ont été introduites avec des promesses au niveau d'une baisse drastique du surcoût CPU lié au rendu 3D mais également avec des opportunités de gains de performances côté GPU via l'exécution concomitante de certaines tâches ("async compute"). Une nouvelle possibilité d'optimisation au niveau du GPU va bientôt être standardisée : le wave programming.

Qu'est-ce que c'est ? Fondamentalement il s'agit d'exposer le comportement vectoriel des GPU de manière à permettre aux développeurs de mettre en place des optimisations spécifiques. Jusqu'ici, pour ce qui concerne le rendu 3D, les API font une abstraction totale du modèle d'exécution vectoriel des GPU. Un vertex représente un thread, un pixel représente un autre thread et les GPU exécutent cette masse de threads comme ils l'entendent.

Comme vous le savez probablement, les unités de calcul des GPU sont en réalité de larges unités vectorielles ou SIMD qui travaillent par ailleurs sur plusieurs cycles. Du côté des GeForce ce sont des vecteurs de 32 threads (warp) qui sont pris en charge par les unités d'exécution. Du côté des Radeon les GPU GCN travaillent avec des vecteurs de 64 threads (wavefront). Idéalement tous les threads d'un warp/wavefront vont suivre un même chemin prédéfini. Mais ce n'est pas toujours le cas, il peut y avoir des divergences dans les accès mémoires et les shaders.

Exposer ce fonctionnement aux développeurs apporte de nouvelles possibilités d'optimisations au niveau du contrôle des branches, des accès mémoire ou du partage de données entre threads. Cela fait partie des optimisations qui sont accessibles pour le GPU computing et qui sont exploitées par les développeurs sur console. C'est également ce qu'AMD a commencé à mettre en place via des extensions propriétaires et autres backdoors propriétaires pour DirectX 12. AMD y faisait référence jusqu'ici en tant que fonctions intrinsèques.

Pour donner un exemple du wave programming, c'est en grande partie ce qui permet aux Radeon d'obtenir leurs très bonnes performances dans Doom. Sur le GPU GCN de la PS4, le gain est de 43% au niveau de la passe de rendu principale et une technique similaire a pu être portée sur PC. C'est également ce à quoi Nvidia fait appel pour booster les performances de certaines de ses librairies dont Optix.

Un support standardisé au niveau des shaders est en préparation pour Vulkan mais également pour DirectX 12. Microsoft travaille depuis l'an passé sur une mise à jour de son API qui va apporter les Shader Model 6. Ces SM6 seront spécifiques à Direct3D 12 mais seront compatibles avec les GPU déjà existants. Nvidia parle d'un support pour tous ses GPU depuis Kepler et AMD depuis GCN 3.

Le wave programming ne sera cependant pas simple à exploiter de manière optimale, notamment parce que les développeurs devront prévoir directement dans les fonctions de leurs shaders au moins deux cas de figure vu les différences majeures d'architectures entre AMD et Nvidia.

Pas mal d'expérimentations et de tests seront ainsi nécessaires pour s'assurer que ces optimisations apportent réellement un bénéfice sur tous les GPU. Une optimisation de ce type pour GPU AMD sera contreproductive sur GPU Nvidia ou encore pourra poser problème sur un GPU qui serait équipé de moins de registres physiques. Par contre les meilleurs développeurs pourront pousser très loin l'optimisation des shaders et c'est évidemment une bonne nouvelle pour le jeu PC.

Vous pourrez retrouver l'intégralité de la présentation commune d'AMD et Nvidia ci-dessous :

Bethesda vient d'annoncer  l'arrivée d'un patch pour Doom qui apporte le support de Vulkan. Pour rappel, Vulkan est la nouvelle API graphique proposée par Khronos Group, en charge de l'OpenGL. Nous avions eu l'occasion de vous présenter en détail Vulkan dans cette actualité lors de la sortie de la version 1.0 en février dernier. Il s'agit pour rappel d'une API graphique de bas niveau, dérivée de Mantle d'AMD, et qui permet de réduire la dépendance du GPU envers le CPU et d'améliorer les performances, notamment via le multi-threading.

Bethesda indique avoir travaillé avec à la fois AMD et Nvidia depuis mars pour optimiser le support chez les deux constructeurs. Même si l'importance du driver dans les nouvelles API que sont Vulkan et DirectX 12 est réduit, cela reste important étant donné que Doom est le premier gros titre à utiliser cet API.

Pour en profiter il faudra disposer au minimum des pilotes 368.69 chez Nvidia et 16.7.2 Hotfix chez AMD .

La FAQ de Bethesda donne quelques détails supplémentaires, il faudra s'attendre à quelques bugs, notamment avec l'overlay Steam ou lors des changements de résolution. Bethesda indique que seuls les pilotes AMD supportent actuellement l'async compute mais qu'ils travaillent avec Nvidia pour apporter une solution (nous vous renvoyons à notre couverture de la GDC pour plus de détails). Le patch est disponible via Steam.

Après 18 mois de gestation, Khronos annonce la disponibilité immédiate de la variante plus bas niveau d'OpenGL : Vulkan. Pour les premiers pas de cette API graphique qui promet une meilleure exploitation des différentes plateformes, sont directement proposés des kits de développements, des pilotes et même le portage beta d'un jeu PC.

Il y a un an, lors de la GDC 2015, Khronos dévoilait Vulkan, sa vision de l'API graphique de plus bas niveau. Face à Mantle, Direct3D 12 ou encore Metal, Khronos se devait de réagir rapidement pour rester dans la course. Avec cette concurrence et une demande insistante des développeurs, une évolution radicale d'OpenGL, son API graphique historique, était aussi nécessaire que difficile à mettre en place. Pour bouger rapidement et éviter tout compromis boiteux, Khronos a pris la décision de mettre au point une API complémentaire à OpenGL et non de faire évoluer cette dernière vers un plus bas niveau d'abstraction. OpenGL et Vulkan vont coexister, évoluer côte à côte dans le futur, partager certains points communs mais rester distinctes sur d'autres.

Ces API de plus bas niveau permettent aux développeurs de mieux contrôler le GPU et sa gestion, ce qui a pour principal effet de réduire le coût CPU des commandes de rendu et d'autoriser une exploitation efficace du multi-threading. En contrepartie, le travail des développeurs se complexifie quelque peu, notamment en ce qui concerne la robustesse de leur code, qui ne sera plus facilitée par de lourdes sécurités mises en place au niveau des API classiques et de leurs pilotes. Ce dernier point est cependant un mal pour un bien puisque les meilleurs développeurs auront tout le contrôle nécessaire pour assurer un code robuste, sans devoir prendre en compte l'inconnue de ce qui peut se passer à l'intérieur des pilotes.

Pour en savoir plus sur la philosophie qui se cache derrière Vulkan, n'hésitez pas à repasser par l'actualité liée à la présentation de Vulkan en mars dernier. Rappelons simplement qu'à la base des travaux de Khronos, nous retrouvons l'API Mantle qui a été "offerte" par AMD (une contribution que Khronos affiche sans détour contrairement à Nvidia qui ne peut s'empêcher d'essayer de la minimiser autant que possible).

Ses fondamentaux sont toujours là, il aurait été inutile de réinventer la roue, mais après 18 mois de travaux, de nombreuses modifications plus ou moins importantes ont été apportées par le groupe de travail mis en place au sein de Vulkan. Dans sa documentation destinée aux développeurs, Nvidia indique ainsi qu'une douzaine de sociétés ont apporté des contributions majeures et au moins le double étaient sérieusement impliquées dans le projet. Neil Trevett, le Président du consortium (et accessoirement le Vice-Président de l'écosystème développeur chez Nvidia) avec lequel nous avons pu nous entretenir, a tenu à insister sur l'implication plus importante que jamais des développeurs de moteurs de jeu.

Si les plus grosses modifications concernent la gestion des ressources et la prise en compte des architectures de type TBDR (Tiled-Based Deferred Rendering), telles que celle des GPU PowerVR, la présence des développeurs a fait en sorte de contrebalancer les demandes spécifiques que pouvaient avoir les concepteurs de GPU pour éviter de trop complexifier l'API.

Vulkan supporte tout type d'extensions, exactement comme OpenGL, mais face à la large plage de possibilités liée au matériel supporté (de type OpenGL ES 3.1 mobile à OpenGL 4.5 desktop et supérieur), Khronos a mis en place des feature sets, soit un niveau de fonctionnalité minimum garanti. Ceux-ci sont définis par plateforme, de préférence par l'organisme qui contrôle la dite plateforme, et par Khronos si cet acteur tiers ne souhaite pas s'impliquer. Ces feature sets sont toujours en cours de finalisation et ne devraient être publiés que d'ici 1 ou 2 mois.

Sur PC, comme vous vous en doutez, Microsoft n'a pas réellement intérêt à pousser l'arrivée de Vulkan, préférant sa propre API Direct3D 12 liée à Windows 10 et qui est également disponible sur Xbox One. C'est donc Khronos qui se chargera de définir le feature set sous Windows (avec un support de Windows XP à Windows 10), après les premiers retours des développeurs et en jonglant avec le lobbying intense d'AMD, d'Intel et de Nvidia. Ce même feature set devrait également être étendu à Linux, même si certaines releases pourraient mettre en place un feature set spécifique. Il sera évidemment possible d'aller plus loin que le feature set, via le système d'extensions.

Sous Android, Google sera aux commandes. Et c'est là le point qui est probablement le plus important pour Vulkan. L'an passé, nous émettions quelques doutes quant au succès de Vulkan. Pourquoi ? Bien que tout cela n'ait jamais été annoncé publiquement, nous savons de multiples sources sûres que Google préparait sa propre API de bas niveau avec pour projet de la rendre disponible sur d'autres plateformes. Mais quelque part entre la GDC et la fin de 2015, Google a changé son fusil d'épaule, est passé au statut de Promoter au sein de Khronos (le plus élevé) et a abandonné son API propriétaire au profit exclusif de Vulkan. Google proposera ainsi un peu plus tard une version d'Android avec intégration complète de Vulkan, ce qui ne manquera pas de faciliter l'adoption de cette API.

Les possibilités pour cette API sont multiples. Vulkan a un intérêt évident dans le monde mobile, en termes de performances directes bien entendu, mais également au niveau des effets indirects que cela peut avoir : un coût CPU moindre implique une réduction de la consommation, un argument de poids. Vulkan devrait également trouver sa place dans le monde professionnel où les moteurs de visualisation sont souvent lourdement limités par le CPU. Vulkan pourra également aider à réduire la latence et à éviter les petites saccades dans le cadre de la réalité virtuelle.

La grosse inconnue se trouve plutôt du côté de nos PC équipés de Windows, ce qui représente l'énorme majorité du jeu PC. Tout le poids de Microsoft étant posé sur Direct3D 12, il y a peu de place pour une autre API de bas niveau. Valve a cependant sponsorisé le développement par LunarG d'un SDK open source et gratuit, disponible dès aujourd'hui pour Windows et Linux, avant une version Android prévue pour un peu plus tard. Et pour démontrer la pertinence de Vulkan sur PC, Khronos met en avant la disponibilité dès aujourd'hui sur Steam d'une version beta de The Talos Principle qui propose un renderer Vulkan . Pour mettre en place rapidement celui-ci, Croteam a travaillé étroitement avec Nvidia.

C'est d'ailleurs une autre observation importante que nous pouvons faire aujourd'hui. Si l'ADN de Mantle d'AMD est bel et bien à la base de Vulkan, ce qui a mis Nvidia dans une position inconfortable au départ, c'est bien ce dernier qui est progressivement devenu le plus actif autour de cette nouvelle API. Nvidia propose ainsi un pilote Vulkan beta à destination de ses GPU Kepler et Maxwell, qu'ils soient GeForce, Quadro ou Tegra, et que ce soit sous Windows 7-8-10, sous Linux ou sous Android 6.0.

Mais surtout, Nvidia est particulièrement actif au niveau de la documentation et des démos fournies aux développeurs et a mis en place plusieurs mécanismes pour aider ces derniers à passer à cette nouvelle API. Le pilote Vulkan de Nvidia accepte ainsi les shaders OpenGL classiques de type GLSL et pas uniquement le langage intermédiaire SPIR-V de la nouvelle API. Par ailleurs, ce pilote autorise de faire tourner Vulkan à l'intérieur d'un contexte OpenGL. De quoi pouvoir faire des essais rapidement et expérimenter avec Vulkan sans devoir repartir de zéro, ce que de nombreux développeurs devraient apprécier.

> Les pilotes Nvidia pour Windows 7/8.1/10 et Linux 

La documentation et les démos de Nvidia pour les développeurs 

Du côté d'AMD, qui en amont a communiqué très peu (ou très mal ?) sur Vulkan, aucun pilote n'a encore été certifié par Khronos  mais nous venons de remarquer qu'un pilote beta est disponible sur son portail GPUOpen. Il est compatible avec tous les GPU GCN, même s'il y a probablement des limitations pour les plus anciens de ces GPU, et supporte Windows 7, 8.1 et 10. La version Linux arrivera un peu plus tard. Nous ne savons pas pourquoi ce pilote n'a pas encore passé la certification de Khronos.

> Les pilotes AMD pour Windows 7/8.1/10 

La documentation d'AMD pour les développeurs 

Du côté d'Intel, un pilote a été certifié par Khronos pour Skylake sous Linux, mais nous ne savons pas quand il sera disponible. Imagination dispose également d'un pilote certifié sous Linux (nous avons pu le voir en démo lors du CES), tout comme Qualcomm sous Android 6.0. ARM est également annoncé comme prêt à fournir un pilote sous peu.

> La page dédiée d'Imagination 

Notons que dans le cas du support sous iOS, qui ne sera pas natif, Apple privilégiant Metal, Vulkan devrait être proposé d'une manière détournée puisque The Brenwill Workshop développe Molten (MetalGL + MetalVK), une surcouche qui permet de faire tourner OpenGL ES ou Vulkan par-dessus Metal. A voir cependant quelles seront les limitations et autres impacts sur les performances.

Enfin, Khronos tient à insister sur le fait que Vulkan, comme les autres API de plus bas niveau, n'est pas fait pour tous les développeurs, compte tenu de sa complexité plus élevée et d'avantages qui ne s'appliquent pas à toutes les situations. Mais au vu de l'intérêt apporté à ces API par les spécialistes du moteur graphique et d'autres middlewares, qui feront le travail pour la plupart des développeurs de jeux vidéo, le premier point ne devrait pas être un obstacle. Attendez-vous à de nombreuses annonces annexes lors de la GDC 2016 qui se tiendra le mois prochain à San Francisco.

Pour plus d'informations techniques, les spécifications de Vulkan sont disponibles sur le site de Khronos  et nous avons ajouté ci-dessous la présentation complète de Khronos destinée à la presse technique :